انتشارات : اندیشه کهن

هدف اولیه سیستم تنفسی ایجاد وسیله‌ای برای تبادل گاز بین جو و سلول‌های بدن است. یعنی، سیستم تنفسی وسیله‌ای برای جایگزینی O2 و حذف CO2 از خون در اختیار فرد قرار می‌دهد. تبادل O2 و CO2 بین ریه و خون در نتیجه دو فرآیند اتفاق می‌افتد: (1) تهویه و (2) انتشار. واژه تهویه به فرایند مکانیکی انتقال هوا به داخل و خارج ریه‌ها اشاره دارد؛ این فرایند معمولا تنفس نامیده می‌شود. انتشار عبارت است از حرکت تصادفی مولکول‌ها از ناحیه‌ای با غلظت زیاد به ناحیه‌ای با غلظت کمتر. خلاصه تصویر بزرگ تبادل گازهای تنفسی (به عنوان مثال، O2 و CO2) بین جو و سلول‌های بدن را می‌توان در چهار فرآیند مداوم و همزمان نشان داد (شکل 10.1):
1. تهویه: تهویه به حرکت گازهای تنفسی بین جو و ناحیه تبادل گاز ریه (که منطقه آلوئولار نامیده می‌شود) اشاره دارد.
2. تبادل گاز آلوئولار: تبادل گاز آلوئولار حرکت گازهای تنفسی (از طریق انتشار) بین ناحیه آلوئولار ریه و خون است. از آنجا که کشش O2 (یعنی؛ فشار O2) در ناحیه آلوئولار ریه بیشتر از خون است، O2 از ریه‌ها به خون منتقل می‌شود. به همین ترتیب، زیرا تنش CO2 در خون بیشتر از ریه است، CO2 از خون به ریه منتقل می‌شود، و کامل می‌شود.
3. انتقال گردش خون: انتقال گردش خون به انتقال گازهای تنفسی در خون بین ریه‌ها و سلول‌های بدن اشاره دارد.
4. تبادل سیستمیک گاز: تبادل سیستمیک گاز حرکت گازهای تنفسی (از طریق انتشار) از خون به سلول‌های بدن است. به دلیل تفاوت فشار، O2 از خون به سلول‌ها و CO2 از سلول‌ها به خون وریدی منتقل می‌شود.
سیستم تنفسی همچنین نقش مهمی در تنظیم تعادل اسید – باز در طول فعالیت ورزشی سنگین ایفا می‌نماید.

بدن دستگاه بسیار موثری برای سازگاری با قرار گرفتن در معرض بلندمدت در ارتفاع بیش از 1000 متر دارد. PO2 کم تجربه شده در ارتفاع باعث افزایش تقریباً فوری در مقادیر سلولی پروتئین فشاری به نام سازه القایی هیپوکسی 1 (HIF-1) می‏شود. حتی با نبود فشار فیزیولوژیایی مانند فشار هیپوکسی، HIF-1 در بیشتر سلول‌های بدن، از جمله سلول‌های کلیوی، تولید می‌شود. در ارتفاع کم‌تر، زمانی که سطح اکسیژن در بدن طبیعی است، تولید “تشکیل‌دهنده” (پیوسته) HIF-1 به سرعت با تخریب پروتئین دنبال می‏شود؛ زیرا با فشار کم به پروتئین نیازی نیست. در حالی که این فرآیند تخریب تولید HIF-1 ممکن است در ابتدا بیهوده به نظر برسد، با هیپوکسی، تخریب HIF-1 در سلول‏های ‏کلیوی متوقف می‏شود و سطح آن به سرعت افزایش می‏یابد. مقادیر زیاد HIF-1 در کلیه سپس ژن‏هایی ‏را فعال می‏کند، که تولید هورمونی به نام اریتروپویتین (EPO) را پیام‏رسانی می‏کند. EPO از کلیه به جریان خون آزاد می‏شود که پیامد آن ایجاد یک سری تغییرات سازگاری ​​در بدن است، که فشار هیپوکسی را کمتر می‏کند. به طور ویژه،EPO تولید گلبول‌های قرمز خون در استخوان‌های بلند، سازه‏های رشد اندوتلیال عروقی را که در تولید رگ‌های خونی جدید در بافت‌های فعال متابولیکی درگیر هستند و نیتریک اکساید سنتاز که سنتز نیتریک اکساید را که در گشادشدگی رگ‏ها نقش دارد، تحریک می‌کند.
افزایش تولید گلبول‏های ‏قرمز خون ، واکنش سازگاری مهم در افرادی است که از ارتفاع کم به ارتفاع زیاد 1000 متر حرکت می‏کنند. افزون بر این، افزایش تولید گلبول‏های ‏قرمز خون نیز، سازگاری ژنتیکی حفاظت شده برای گروه‏های ‏بومی خاصی از مردم است که نسل‏ها ‏در ارتفاع زیاد زندگی کرده‌اند. در این کوهستان‌های بومی، خون آنها ظرفیت حمل اکسیژن بیشتری دارد، زیرا داشتن گلبول‌های قرمز بیشتر به این معنا است که هموگلوبین بیشتری وجود دارد، مولکولی که به اکسیژن تنفسی متصل می‌شود و انتقال می‌یابد.